Dirección IP - Características

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1 Dirección IP - Características
Redes de Computadoras - Año 2006 Dirección IP - Características Las direcciones IP se denominan direcciones lógicas. Tienen un direccionamiento Jerárquico. Representan una conexión de la máquina a la red y no la máquina misma. Existen dos tipos de direcciones especiales: Dirección de red: permite el enrutamiento entre router. Posee 0 binarios en todos los bits de la parte del Host. Por ej.: Dirección de broadcast: permite enviar datos a todos los dispositivos de una red. Posee 1 binarios en todos los bits de la parte del Host. Por ej.: Dirección de Internet Direcciones IP reservadas Ciertas direcciones de host son reservadas y no pueden asignarse a dispositivos de la red. Estas direcciones de host reservadas incluyen: Dirección de red: Utilizada para identificar la red en sí. Dirección de broadcast: Utilizada para realizar el broadcast de paquetes hacia todos los dispositivos de una red. 1 1

2 Direcciones IP - Clases
Redes de Computadoras - Año 2006 Direcciones IP - Clases El direccionamiento IP soporta 5 clases de direcciones: A, B, C, D y E. Solamente las tres primeras están disponibles para su uso comercial. Existen dos formas de determinar a que clase depende una dirección IP: Si la dirección esta expresada en binario, se debe examinar los bits mas significativos del primer octeto. Si la dirección esta expresada en decimal, se debe examinar el valor del primer octeto. Para adaptarse a redes de distintos tamaños y para ayudar a clasificarlas, las direcciones IP se dividen en grupos llamados clases. Esto se conoce como direccionamiento classful. Cada dirección IP completa de 32 bits se divide en la parte de la red y parte del host. Un bit o una secuencia de bits al inicio de cada dirección determina su clase. Son cinco las clases de direcciones IP como muestra la Figura . 2 2

3 IP - Importancia del ID de Red
Redes de Computadoras - Año 2006 IP - Importancia del ID de Red Es importante entender el significado de la parte de la red IP que corresponde a la red. Los hosts de una red, sólo se pueden comunicar directamente con los dispositivos que tienen el mismo ID de red. Pueden compartir el mismo segmento físico, pero si tienen distintos números de red, generalmente no pueden comunicarse entre sí. Un ID de red habilita el router a colocar el paquete en el segmento de red apropiado, mientras que el ID de host ayuda al router a direccionar el paquete hacia el host específico en esa red. 3 3

4 Direcciones IP - Clases
Redes de Computadoras - Año 2006 Direcciones IP - Clases El direccionamiento IP soporta 5 clases de direcciones: A, B, C, D y E. Solamente las tres primeras están disponibles para su uso comercial. Existen dos formas de determinar a que clase depende una dirección IP: Si la dirección esta expresada en binario, se debe examinar los bits mas significativos del primer octeto. Si la dirección esta expresada en decimal, se debe examinar el valor del primer octeto. Para adaptarse a redes de distintos tamaños y para ayudar a clasificarlas, las direcciones IP se dividen en grupos llamados clases. Esto se conoce como direccionamiento classful. Cada dirección IP completa de 32 bits se divide en la parte de la red y parte del host. Un bit o una secuencia de bits al inicio de cada dirección determina su clase. Son cinco las clases de direcciones IP como muestra la Figura . 4 4

5 Redes de Computadoras - Año 2006
Dirección IP Utiliza una dirección de 32 bits, agrupados en 4 octetos separados por puntos y representados en forma decimal. Cada bit en el octeto tiene un peso binario. El valor mínimo de un octeto, en formato decimal, es de 0 y el máximo de 255. Una dirección IP es una secuencia de unos y ceros de 32 bits. La Figura muestra un número de 32 bits de muestra. Para que el uso de la dirección IP sea más sencillo, en general, la dirección aparece escrita en forma de cuatro números decimales separados por puntos. Por ejemplo, la dirección IP de un computador es Otro computador podría tener la dirección Esta forma de escribir una dirección se conoce como formato decimal punteado. En esta notación, cada dirección IP se escribe en cuatro partes separadas por puntos. Cada parte de la dirección se conoce como octeto porque se compone de ocho dígitos binarios. Por ejemplo, la dirección IP sería en una notación binaria. La notación decimal punteada es un método más sencillo de comprender que el método binario de unos y ceros. Esta notación decimal punteada también evita que se produzca una gran cantidad de errores por transposición, que sí se produciría si sólo se utilizaran números binarios. El uso de decimales separados por puntos permite una mejor comprensión de los patrones numéricos. Tanto los números binarios como los decimales de la Figura representan a los mismos valores, pero resulta más sencillo apreciar la notación decimal punteada. Este es uno de los problemas frecuentes que se encuentran al trabajar directamente con números binarios. Las largas cadenas de unos y ceros que se repiten hacen que sea más probable que se produzcan errores de transposición y omisión. Resulta más sencillo observar la relación entre los números y , mientras que y no son fáciles de reconocer. Al observar los binarios, resulta casi imposible apreciar que son números consecutivos. 5 5

6 Dirección IP Contiene dos partes principales:
Redes de Computadoras - Año 2006 Dirección IP Contiene dos partes principales: Número de Red: identifica una red y debe ser asignado por InterNIC ( si la red es parte de Internet. De no ser así, puede ser asignado por el administrador de la red. Número de Host: identifica a un host dentro de la red y es asignado por el administrador de la red local. De igual manera, cada dirección IP consta de dos partes. Una parte identifica la red donde se conecta el sistema y la segunda identifica el sistema en particular de esa red. Como muestra la Figura , cada octeto varía de 0 a 255. Cada uno de los octetos se divide en 256 subgrupos y éstos, a su vez, se dividen en otros 256 subgrupos con 256 direcciones cada uno. Al referirse a una dirección de grupo inmediatamente arriba de un grupo en la jerarquía, se puede hacer referencia a todos los grupos que se ramifican a partir de dicha dirección como si fueran una sola unidad. Este tipo de dirección recibe el nombre de dirección jerárquica porque contiene diferentes niveles. Una dirección IP combina estos dos identificadores en un solo número. Este número debe ser un número exclusivo, porque las direcciones repetidas harían imposible el enrutamiento. La primera parte identifica la dirección de la red del sistema. La segunda parte, la parte del host, identifica qué máquina en particular de la red. 6 6

7 Direcciones IP - Clase A
Redes de Computadoras - Año 2006 Direcciones IP - Clase A Se reservan para grandes organizaciones con gran cantidad de hosts. Se asigna el primer octeto (8 bits) para la dirección de red y los 3 restantes (24 bits) para el host. La cantidad de hosts, que pueden tener cada una de las redes es de 224 ( ) menos 2. La dirección Clase A se diseñó para admitir redes de tamaño extremadamente grande, de más de 16 millones de direcciones de host disponibles. Las direcciones IP Clase A utilizan sólo el primer octeto para indicar la dirección de la red. Los tres octetos restantes son para las direcciones host. El primer bit de la dirección Clase A siempre es 0. Con dicho primer bit, que es un 0, el menor número que se puede representar es , 0 decimal. El valor más alto que se puede representar es , 127 decimal. Estos números 0 y 127 quedan reservados y no se pueden utilizar como direcciones de red. Cualquier dirección que comience con un valor entre 1 y 126 en el primer octeto es una dirección Clase A. La red se reserva para las pruebas de loopback. Los Routers o las máquinas locales pueden utilizar esta dirección para enviar paquetes nuevamente hacia ellos mismos. Por lo tanto, no se puede asignar este número a una red. 7 7

8 Direcciones IP de Clase A - Ejemplo
Redes de Computadoras - Año 2006 Direcciones IP de Clase A - Ejemplo Dirección de host: Dirección de red: Dir. de broadcast: 8 8

9 Direcciones IP - Clase B
Redes de Computadoras - Año 2006 Direcciones IP - Clase B Se utilizan para redes de tamaño mediano. Se asignan los dos primeros octetos (16 bits) para la dirección de red y los 2 restantes (16 bits) para la dirección del host. La cantidad de hosts, que pueden tener cada una de las redes es 216 (65.536) menos 2. La dirección Clase B se diseñó para cumplir las necesidades de redes de tamaño moderado a grande. Una dirección IP Clase B utiliza los primeros dos de los cuatro octetos para indicar la dirección de la red. Los dos octetos restantes especifican las direcciones del host. Los primeros dos bits del primer octeto de la dirección Clase B siempre son 10. Los seis bits restantes pueden poblarse con unos o ceros. Por lo tanto, el menor número que puede representarse en una dirección Clase B es , 128 decimal. El número más alto que puede representarse es , 191 decimal. Cualquier dirección que comience con un valor entre 128 y 191 en el primer octeto es una dirección Clase B. 9 9

10 Direcciones IP de Clase B - Ejemplo
Redes de Computadoras - Año 2006 Direcciones IP de Clase B - Ejemplo Dirección de host: Dirección de red: Dir. de broadcast: 10 10

11 Direcciones IP - Clase C
Redes de Computadoras - Año 2006 Direcciones IP - Clase C Utilizada para redes de menor tamaño. Se asignan los tres primeros octetos (24 bits) para la dirección de red y el restantes (8 bits) para la dirección del host. La cantidad de hosts, que pueden tener cada una de las redes es 28 (256) menos 2. El espacio de direccionamiento Clase C es el que se utiliza más frecuentemente en las clases de direcciones originales. Este espacio de direccionamiento tiene el propósito de admitir redes pequeñas con un máximo de 254 hosts. Una dirección Clase C comienza con el binario 110. Por lo tanto, el menor número que puede representarse es , 192 decimal. El número más alto que puede representarse es , 223 decimal. Si una dirección contiene un número entre 192 y 223 en el primer octeto, es una dirección de Clase C. 11 11

12 Direcciones IP de Clase C - Ejemplo
Redes de Computadoras - Año 2006 Direcciones IP de Clase C - Ejemplo Dirección de host: Dirección de red: Dir. de broadcast: 12 12

13 Direcciones IP - Clase D
Redes de Computadoras - Año 2006 Direcciones IP - Clase D Utilizada con fines de Multidifusión, cuando se requiere una difusión general a más de un dispositivo. Cuando está escrito en formato binario, los cuatro primeros bits son siempre 1110 (desde a ). En formato decimal, el valor del primer octeto va desde 224 a 239. La dirección Clase D se creó para permitir multicast en una dirección IP. Una dirección multicast es una dirección exclusiva de red que dirige los paquetes con esa dirección destino hacia grupos predefinidos de direcciones IP. Por lo tanto, una sola estación puede transmitir de forma simultánea una sola corriente de datos a múltiples receptores. El espacio de direccionamiento Clase D, en forma similar a otros espacios de direccionamiento, se encuentra limitado matemáticamente. Los primeros cuatro bits de una dirección Clase D deben ser Por lo tanto, el primer rango de octeto para las direcciones Clase D es a , o 224 a 239. Una dirección IP que comienza con un valor entre 224 y 239 en el primer octeto es una dirección Clase D. 13 13

14 Direcciones IP - Clase E
Redes de Computadoras - Año 2006 Direcciones IP - Clase E Utilizada de forma Experimental, para fines de investigación. Cuando está escrito en formato binario, los cuatro primeros bits son siempre 1111 (desde a ). En formato decimal, el valor del primer octeto va desde 240 a 254. Se ha definido una dirección Clase E. Sin embargo, la Fuerza de tareas de ingeniería de Internet (IETF) ha reservado estas direcciones para su propia investigación. Por lo tanto, no se han emitido direcciones Clase E para ser utilizadas en Internet. Los primeros cuatro bits de una dirección Clase E siempre son 1s. Por lo tanto, el rango del primer octeto para las direcciones Clase E es a , o 240 a 255. 14 14

15 Direcciones IP - Resumen
Redes de Computadoras - Año 2006 Direcciones IP - Resumen 15 15

16 Dir. IP - Direcciones Privadas
Redes de Computadoras - Año 2006 Dir. IP - Direcciones Privadas Son direcciones en cada clase de dirección IP que no están asignadas. Las direcciones privadas se utilizan en una red en la que no hay suficientes direcciones públicas disponibles. Cualquier paquete que posea una dirección destino dentro de uno de los intervalos de direcciones privadas NO se enrutará a través de Internet. 16 16

17 Redes de Computadoras - Año 2006
Máscara de Subred El propósito de una máscara de subred, es ayudar a los host y routers a determinar la ubicación de la red en la que se pueda ubicar el host destino. Una máscara de subred tiene una longitud de 32 bits y posee 4 octetos, al igual que la dirección IP. La porción de red se componen exclusivamente de unos. La porción del host, se compone exclusivamente de ceros. 17 17

18 Máscara de subred - Características
Redes de Computadoras - Año 2006 Máscara de subred - Características Las direcciones de subred son asignadas localmente por el administrador de red. El mundo exterior considera a nuestra red como una red única y no posee conocimiento detallado acerca de nuestra estructura interna. Las redes que no están divididas en subredes, poseen una máscara de subred por defecto. Clase A: Clase B: Clase C: 18 18

19 Redes de Computadoras - Año 2006
Máscara de Subred Para determinar una máscara de subred se deben seguir los siguientes pasos: Expresar la dirección IP en forma binaria. Cambiar la porción de red por todos unos. Cambiar la porción del host por todos ceros. Convertir la expresión resultante, a notación decimal punteada. 19 19

20 Redes de Computadoras - Año 2006
División en Subredes La razón principal para usar una subred es reducir el tamaño de un dominio de broadcast. Las direcciones de subred incluyen la porción de red de Clase A, Clase B o Clase C además de un campo de subred y un campo de host. Las direcciones de subred incluyen la porción de red Clase A, Clase B o Clase C además de un campo de subred y un campo de Host. El campo de subred y el campo de Host se crean a partir de la porción de Host original de la dirección IP entera. Esto se hace mediante la reasignación de bits de la parte de host a la parte original de red de la dirección.      La capacidad de dividir la porción de Host original de la dirección en nuevas subredes y campos de Host ofrece flexibilidad de direccionamiento al administrador de la red. Además de la necesidad de contar con flexibilidad, la división en subredes permite que el administrador de la red brinde contención de broadcast y seguridad de bajo nivel en la LAN. La división en subredes ofrece algo de seguridad ya que el acceso a las otras subredes está disponible solamente a través de los servicios de un Router. Además, el uso de listas de acceso puede ofrecer seguridad en el acceso. Estas listas pueden permitir o negar el acceso a la subred, tomando en cuenta varios criterios, de esta manera brindan mayor seguridad. Más tarde se estudiarán las listas de acceso. Algunos propietarios de redes Clases A y B han descubierto que la división en subredes crea una fuente de ingresos para la organización a través del alquiler o venta de direcciones IP que anteriormente no se utilizaban. El campo de subred y el campo de host se crean a partir de la porción de host original para toda la red. 20 20

21 Redes de Computadoras - Año 2006
División en Subredes Para crear una dirección de subred, un administrador pide “prestados” bits de la parte original de host y lo designa como campo de subred. La cantidad mínima de bits que se pueden pedir es 2. La cantidad máxima debe ser cualquier número de bits, que deje por lo menos 2 bits para el número de host. Clase A: máximo = 22 bits Clase B: máximo = 14 bits Clase C: máximo = 6 bits Cómo establecer la dirección de la máscara de subred La selección del número de bits a utilizar en el proceso de división en subredes dependerá del número máximo de Hosts que se requiere por subred. Es necesario tener una buena comprensión de la matemática binaria básica y del valor de posición de los bits en cada octeto para calcular el número de subredes y Hosts creados cuando se pide bits prestados. Es posible que los últimos dos bits del último octeto nunca se asignen a la subred, sea cual sea la clase de dirección IP. Estos bits se denominan los dos últimos bits significativos. El uso de todos los bits disponibles para crear subredes, excepto los dos últimos, dará como resultado subredes con sólo dos Hosts utilizables. Este es un método práctico de conservación de direcciones para el direccionamiento de enlace serial de Routers. Sin embargo, para una LAN que está en funcionamiento, puede que esto origine gastos prohibitivos en equipos. La máscara de subred da al Router la información necesaria para determinar en qué red y subred se encuentra un Host determinado.  La máscara de subred se crea mediante el uso de 1s binarios en los bits de red. Los bits de subred se determinan mediante la suma de los valores de las posiciones donde se colocaron estos bits. Si se pidieron prestados tres bits, la máscara para direcciones de Clase C sería Esta máscara se puede representar con una barra inclinada seguida por un número, por ejemplo /27. El número representa el número total de bits que fueron utilizados por la red y la porción de subred. Para determinar el número de bits que se deberán utilizar, el diseñador de redes calcula cuántos Hosts necesita la subred más grande y el número de subredes necesarias. Como ejemplo, la red necesita 30 Hosts y cinco subredes. Una manera más fácil de calcular cuántos bits reasignar es utilizar la tabla de subredes. Al consultar la fila denominada "Hosts Utilizables", se ve en la tabla que para 30 Hosts se requieren tres bits. La tabla también muestra que esto crea seis subredes utilizables, que satisfacen los requisitos de este esquema. La diferencia entre las direcciones válidas y el total es el resultado del uso de la primera dirección como el ID de la subred y de la última como la dirección de broadcast para cada subred. El tomar prestados el número adecuado de bits para obtener un número determinado de subredes y de hosts por subred puede generar el desperdicio de direcciones válidas en algunas subredes. La habilidad de usar estas direcciones no la proporciona un enrutamiento con distinción de clase. Sin embargo, el enrutamiento sin distinción de clase, el cual se cubrirá más adelante en el curso, permite el uso de estas direcciones. El método que se utilizó para crear la tabla de subred puede usarse para resolver todos los problemas con subredes.  Este método utiliza la siguiente fórmula: El número de subredes que se pueden usar es igual a dos a la potencia del número de bitsasignados a subred, menos dos. La razón de restar dos es por las direcciones reservadas de ID de red y la dirección de broadcast. (2 potencia de bits prestados)– 2=subredes utilizables (23)–2=6 Número de Hosts utilizables = dos elevado a la potencia de los bits restantes, menos dos (direcciones reservadas para el ID de subred y el broadcast de subred) (2 potencia de los bits restantes del Host)– 2 = Hosts utilizables (25) – 2 = 30 21 21

22 Redes de Computadoras - Año 2006
División en Subredes El número de bits prestados está especificado por la máscara de subred. Por ejemplo: Dir. IP: M.S.: Otra forma de notación consiste en agregar al final de la máscara de subred, la cantidad de bits tomados. Siguiendo el ejemplo anterior: M.S /24 Una vez que la máscara está establecida, puede utilizarse para crear el esquema de subred. La tabla de la Figura es un ejemplo de subredes y direcciones que se crean al asignar tres bits al campo de la subred. Esto creará ocho subredes con 32 Hosts por subred. Comience desde cero (0) al asignar números a las subredes. La primera subred es siempre llamada subred cero. Al llenar la tabla de subred, tres de los campos son automáticos, otros requieren de cálculos. El ID de subred de la subred 0 equivale al número principal de la red, en este caso El ID de broadcast de toda la red es el máximo número posible, en este caso El tercer número representa el ID de subred para la subred número siete. Este número consiste en los tres octetos de red con el número de máscara de subred insertado en la posición del cuarto octeto. Se asignaron tres bits al campo de subred con un valor acumulativo de  El ID de la subred siete es Al insertar estos números, se establecen puntos de referencia que verificarán la exactitud cuando se complete la tabla. Al consultar la tabla de subredes o al utilizar la fórmula, los tres bits asignados al campo de la subred darán como resultado 32 Hosts en total, asignados a cada subred.  Esta información da el número de pasos de cada ID de subred. El ID de cada subred se establece agregando 32 a cada número anterior, comenzando con cero. Observe que el ID de la subred tiene ceros binarios en la porción de Host. El campo de broadcast es el último número en cada subred, y tiene unos binarios en la porción de Host. La dirección tiene la capacidad de emitir broadcast sólo a los miembros de una sola subred. Ya que el ID de subred para la subred cero es y hay un total de 32 Hosts, el ID de broadcast será Comenzando con el cero, el trigésimo segundo número secuencial es el 31.Es importante recordar que cero (0) es un número real en el mundo de networking. El resultado de la columna ID de broadcast puede completarse usando el mismo proceso que fue utilizado para la columna ID de la subred. Simplemente agregue 32 al ID de broadcast anterior de la subred. Otra opción es comenzar por el final de la columna y calcular hacia arriba restando uno al ID de subred anterior. 22 22

23 División en Subredes - Ejemplos
Redes de Computadoras - Año 2006 División en Subredes - Ejemplos Dir. IP: M.S. : /24 M.S. : /23 Dir. IP: M.S.: /30 M.S.: /29 23 23